一种洁净煤及其生产方法.pdf

本发明属于洁净煤技术领域，具体涉及一种洁净煤及其生产方法，所述洁净煤由原煤和固硫剂配制而成，所述固硫剂占原煤的重量百分比为2～10%，所述的固硫剂由以下重量份数的原料制成：氧化钙50～75份、锌渣10～26份、铜渣2～5份、活化剂4～8份、稳定剂1～5份和激发剂1～3份。本发明洁净煤通过固硫剂的配制、原煤破碎、混合步骤制备而成，本发明固硫剂固硫效果好，固硫率≥97%，使硫排放≤30 mg/m3，而且煤燃烧充分，使锅炉煤耗平均降低5%以上，有效的降低了碳和CO排放量。

1.  一种洁净煤，其特征在于，由原煤和固硫剂配制而成，所述固硫剂占原煤的重量百分比为2～10%，所述的固硫剂由以下重量份数的原料制成：氧化钙50～75份、锌渣10～26份、铜渣2～5份、活化剂4～8份、稳定剂1～5份和激发剂1～3份。

2.  一种洁净煤的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）固硫剂的配制：将以下重量份数的原料氧化钙50～75份、锌渣10～26份、铜渣2～5份、活化剂4～8份、稳定剂1～5份和激发剂1～3份加入球磨机混合，球磨成的0.1～5mm的粉末，静置6～10h，即得固硫剂；
（2）将原煤破碎至粒径≤30mm；
（3）在步骤（2）原煤中加入步骤（1）固硫剂，混合均匀，即得洁净煤；
所述固硫剂占原煤的重量百分比为2～10%。

3.  根据权利要求2所述的洁净煤的生产方法，其特征在于，步骤（1）所述的锌渣中CaO≥10wt%。

4.  根据权利要求2所述的洁净煤的生产方法，其特征在于，步骤（1）中所述的铜渣中Fe₂O₃≥20wt%。

5.  根据权利要求2所述的洁净煤的生产方法，其特征在于，步骤（1）所述的活化剂为石膏和/或氟化钙。

6.  根据权利要求2所述的洁净煤的生产方法，其特征在于，步骤（1）所述的稳定剂为SiO₂和/或Al₂O₃。

7.  根据权利要求2所述的洁净煤的生产方法，其特征在于，步骤（1）所述的激发剂为硫铝酸钙。

8.  根据权利要求2～7任一项所述的洁净煤的生产方法，其特征在于，步骤（2）所述的原煤中S:0.2～1.5wt%，挥发分：5～30wt%，灰分：15～45wt%，原煤低位发热量3800～5500大卡/Kg。

一种洁净煤及其生产方法
技术领域
本发明属于发电用煤技术领域，具体涉及一种洁净煤及其生产方法。
背景技术
我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，燃煤烟气也成了我国SO₂的主排放源，我国的SO₂总排放量已连接多年在2000万吨左右，当排放到大气中的二氧化硫受光合作用氧化为三氧化硫，与水汽和烟尘结合形成“酸雨”，目前酸雨已经成为世界性环境污染题。我国的酸雨面积已经达到国土面积的40％以上。由于燃煤排放的二氧化硫污染问题已经成为我国目前急待解决的环境问题之一，近年来，我国对二氧化硫的污染问题十分重视，在政策方面对二氧化硫的排放实行总量控制和收费制度。
目前，发电厂用煤为了减低SO₂、烟尘等的污染问题，国内外大多采用向原煤中掺加固硫剂的方法来降低燃烧排烟中的SO₂，传统的固硫剂主要原料采用碳酸钙，在800～900℃的燃煤过程中容易分解，脱硫效果差，而且碳酸钙高温分解吸热，消耗了大量燃煤燃烧过程的热量，生产效率低。也有一些企业通过增加成本来提高固硫效率，但是生产成本高。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种洁净煤。
本发明的另一目的还在于提供一种洁净煤的生产方法，降低了燃煤过程中SO₂的排放，生产成本低。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种洁净煤，由原煤和固硫剂配制而成，所述固硫剂占原煤的重量百分比为2～10%，所述的固硫剂由以下重量份数的原料制成：氧化钙50～75份、锌渣10～26份、铜渣2～5份、活化剂4～8份、稳定剂1～5份和激发剂1～3份。
一种洁净煤的生产方法，包括以下步骤：
（1）固硫剂的配制：将以下重量份数的原料氧化钙50～75份、锌渣10～26份、铜渣2～5份、活化剂4～8份、稳定剂1～5份和激发剂1～3份加入球磨机混合，球磨成的0.1～5mm的粉末，静置6～10h，即得固硫剂；
（2）将原煤破碎至粒径≤30mm；
（3）在步骤（2）原煤中加入步骤（1）固硫剂，混合均匀，即得产品；
所述固硫剂占原煤的重量百分比为2～10%。
根据上述的洁净煤的生产方法，步骤（1）所述的锌渣中CaO≥10wt%。
根据上述的洁净煤的生产方法，步骤（1）中所述的铜渣中Fe₂O₃≥20wt%。
根据上述的洁净煤的生产方法，步骤（1）所述的活化剂为石膏和/或氟化钙。
根据上述的洁净煤的生产方法，步骤（1）所述的稳定剂为SiO₂和/或Al₂O₃。
根据上述的洁净煤的生产方法，步骤（1）所述的激发剂为硫铝酸钙。
根据上述的洁净煤的生产方法，步骤（2）所述的原煤中S:0.2～1.5wt%，挥发分：5～30wt%，灰分：15～45wt%，原煤低位发热量3800～5500大卡/Kg。
本发明的积极有益效果：
1.本发明充分利用了工业废渣，减少了原料中氧化钙的用量，实现了变废为宝，本发明固硫剂固硫效果好，本发明固硫剂固硫效果好，固硫剂颗粒直接且迅速地与煤燃烧过程中产生的SO₂发生反应，抑制其随烟气排出，脱硫产物形成稳定的矿物赋存于改性产品中，脱硫效果远远好于石灰石，固硫率≥97%，使硫排放≤30mg/m³，基本实现零排放。
2.本发明固硫剂有效地降低了粉煤灰含碳量，而且还提高了以辐射传热为主的炉内热交换效率，锅炉蒸发量增加，另外，固硫矿相反应为放热反应，CaO与SO₂反应过程放出大量热量，给锅炉补充了部分热量，强化煤炭燃烧，使锅炉煤耗平均降低5%以上，有效的降低了碳和CO排放量。
3.本发明在燃烧、供氧条件下完成固结脱硫，且大部分煤灰中的矿物质形成硫铝酸钙（3CaO·3Al₂O₃·CaSO₄），同时，氧化钙还可以与煤灰中的二氧化硅反应生成硅酸二钙，这些成分改善了粉煤灰的矿物组成，提高了粉煤灰的活性，而且硫铝酸钙较传统工艺的石膏硬度高，更适宜用作水泥原料。
具体实施方式
实施例1
一种洁净煤，由原煤和固硫剂配制而成，所述固硫剂占原煤的重量百分比为10%，所述的固硫剂由以下重量份数的原料制成：氧化钙50份，锌渣10份，铜渣2份，活化剂氟化钙4份，稳定剂Al₂O₃1份，激发剂硫铝酸钙1份。
上述洁净煤的生产方法，包括以下步骤：
（1）固硫剂的配制：将以下重量份数的原料氧化钙50份，锌渣10份，铜渣2份，活化剂氟化钙4份，稳定剂Al₂O₃1份，激发剂硫铝酸钙1份加入球磨机混合，球磨成的0.1～5mm的粉末（＜1mm占20%，1～1.5mm70%，＞1.5mm占10%），静置10h，即得固硫剂；
（2）将原煤破碎至粒径≤30mm；
（3）在步骤（2）原煤中加入步骤（1）固硫剂，混合均匀，即得洁净煤；
所述固硫剂占原煤的重量百分比为10%。
所述的锌渣中CaO15wt%，SiO₂20wt%、FeO5wt%、Fe₂O₃20wt%和ZnO5wt%。
所述的铜渣中Fe₂O₃20wt%，SiO₂30wt%，CaO5wt%和Al₂O₃2wt%。
所述的步骤（2）所述的原煤中S:1～1.5wt%，挥发分：5～30wt%，灰分：15～45wt%，原煤低位发热量3800～5500大卡/Kg。
实施例2
一种洁净煤，由原煤和固硫剂配制而成，所述固硫剂占原煤的重量百分比为7%，所述的固硫剂由以下重量份数的原料制成：氧化钙55份，锌渣12份，铜渣2.2份，活化剂氟化钙5份，稳定剂SiO₂2份，激发剂硫铝酸钙1.1份。
上述洁净煤的生产方法，包括以下步骤：
（1）固硫剂的配制：将以下重量份数的原料氧化钙55份，锌渣12份，铜渣2.2份，活化剂氟化钙5份，稳定剂SiO₂2份，激发剂硫铝酸钙1.1份加入球磨机混合，球磨成的0.1～5mm的粉末（＜1mm占15%，1～1.5mm80%，＞1.5mm占5%），静置10h，即得固硫剂；
（2）将原煤破碎至粒径≤30mm；
（3）在步骤（2）原煤中加入步骤（1）固硫剂，混合均匀，即得产品；
所述固硫剂占原煤的重量百分比为7%。
所述的锌渣中CaO11wt%，SiO₂23wt%、FeO5wt%、Fe₂O₃18wt%和ZnO2wt%。
所述的铜渣中Fe₂O₃27wt%，SiO₂35wt%，CaO6wt%和Al₂O₃3wt%。
所述的步骤（2）所述的原煤中S：0.5～1.0wt%，挥发分：5～30wt%，灰分：15～45wt%，原煤低位发热量3800～5500大卡/Kg。
实施例3
一种洁净煤，由原煤和固硫剂配制而成，所述固硫剂占原煤的重量百分比为8%，所述的固硫剂由以下重量份数的原料制成：氧化钙61份，锌渣15份，铜渣2.6份，活化剂氟化钙5.2份，稳定剂SiO₂1.2份和Al₂O₃1.2份，激发剂硫铝酸钙1.5份。
上述洁净煤的生产方法，包括以下步骤：
（1）固硫剂的配制：将以下重量份数的原料氧化钙61份，锌渣15份，铜渣2.6份，活化剂氟化钙5.2份，稳定剂SiO₂1.2份和Al₂O₃1.2份，激发剂硫铝酸钙1.5份加入球磨机混合，球磨成的0.1～5mm的粉末（＜1mm占10%，1～1.5mm80%，＞1.5mm占10%），静置8h，即得固硫剂；
（2）将原煤破碎至粒径≤30mm；
（3）在步骤（2）原煤中加入步骤（1）固硫剂，混合均匀，即得产品；
所述固硫剂占原煤的重量百分比为8%。
所述的锌渣中CaO12wt%，SiO₂21wt%、FeO6wt%、Fe₂O₃21wt%和ZnO3wt%。
所述的铜渣中Fe₂O₃30wt%，SiO₂38wt%，CaO7wt%和Al₂O₃2wt%。
所述的步骤（2）所述的原煤中S：0.5～1.0wt%，挥发分：5～30wt%，灰分：15～45wt%，原煤低位发热量3800～5500大卡/Kg。
实施例4
一种洁净煤，由原煤和固硫剂配制而成，所述固硫剂占原煤的重量百分比为5%，所述的固硫剂由以下重量份数的原料制成：氧化钙65份，锌渣20份，铜渣3.3份，活化剂氟化钙4份和石膏2份，稳定剂Al₂O₃3份，激发剂硫铝酸钙2份。
上述洁净煤的生产方法，包括以下步骤：
（1）固硫剂的配制：将以下重量份数的原料氧化钙65份，锌渣20份，铜渣3.3份，活化剂氟化钙4份和石膏2份，稳定剂Al₂O₃3份，激发剂硫铝酸钙2份加入球磨机混合，球磨成的0.1～5mm的粉末（＜1mm占22%，1～1.5mm71%，＞1.5mm占7%），静置6h，即得固硫剂；
（2）将原煤破碎至粒径≤30mm；
（3）在步骤（2）原煤中加入步骤（1）固硫剂，混合均匀，即得产品；
所述固硫剂占原煤的重量百分比为5%。
所述的锌渣中CaO13wt%，SiO₂20wt%、FeO6wt%、Fe₂O₃21wt%和ZnO4wt%。
所述的铜渣中Fe₂O₃25wt%，SiO₂40wt%，CaO5wt%和Al₂O₃2wt%。
所述的步骤（2）所述的原煤中S：0.5～1.0wt%，挥发分：5～30wt%，灰分：15～45wt%，原煤低位发热量3800～5500大卡/Kg。
实施例5
一种洁净煤，由原煤和固硫剂配制而成，所述固硫剂占原煤的重量百分比为6%，所述的固硫剂由以下重量份数的原料制成：氧化钙72份，锌渣22份，铜渣4.3份，活化剂石膏3份和氟化钙4份，稳定剂Al₂O₃4份，激发剂硫铝酸钙2.3份。
上述洁净煤的生产方法，包括以下步骤：
（1）固硫剂的配制：将以下重量份数的原料氧化钙72份，锌渣22份，铜渣4.3份，活化剂石膏3份和氟化钙4份，稳定剂Al₂O₃4份，激发剂硫铝酸钙2.3份加入球磨机混合，球磨成的0.1～5mm的粉末（＜1mm占17%，1～1.5mm79%，＞1.5mm占4%），静置6h，即得固硫剂；
（2）将原煤破碎至粒径≤30mm；
（3）在步骤（2）原煤中加入步骤（1）固硫剂，混合均匀，即得产品；
所述固硫剂占原煤的重量百分比为6%。
所述的锌渣中CaO10wt%，SiO₂21wt%、FeO5wt%、Fe₂O₃15wt%和ZnO2wt%。
所述的铜渣中Fe₂O₃20wt%，SiO₂30wt%，CaO6wt%和Al₂O₃3wt%。
所述的步骤（2）所述的原煤中S：≤0.5wt%，挥发分：5～30wt%，灰分：15～45wt%，原煤低位发热量3800～5500大卡/Kg。
实施例6
一种洁净煤，由原煤和固硫剂配制而成，所述固硫剂占原煤的重量百分比为2%，所述的固硫剂由以下重量份数的原料制成：氧化钙75份，锌渣26份，铜渣5份，活化剂石膏4份和氟化钙4份，稳定剂SiO₂5份，激发剂硫铝酸钙3份。
上述洁净煤的生产方法，包括以下步骤：
（1）固硫剂的配制：将以下重量份数的原料氧化钙75份，锌渣26份，铜渣5份，活化剂石膏4份和氟化钙4份，稳定剂SiO₂5份，激发剂硫铝酸钙3份加入球磨机混合，球磨成的0.1～5mm的粉末（＜1mm占15%，1～1.5mm75%，＞1.5mm占10%），静置9h，即得固硫剂；
（2）将原煤破碎至粒径≤30mm；
（3）在步骤（2）原煤中加入步骤（1）固硫剂，混合均匀，即得产品；
所述固硫剂占原煤的重量百分比为2%。
所述的锌渣中CaO15wt%，SiO₂20wt%、FeO6wt%、Fe₂O₃18wt%和ZnO2wt%。
所述的铜渣中Fe₂O₃30wt%，SiO₂40wt%，CaO10wt%和Al₂O₃2wt%。
所述的步骤（2）所述的原煤中S：≤0.5wt%，挥发分：5～30wt%，灰分：15～45wt%，原煤低位发热量3800～5500大卡/Kg。
性能检测试验
以郑州市某发电厂为例，采用本发明实施例1～6的洁净煤和对比例碳酸钙固硫剂掺烧的原煤，原煤和脱硫剂按下述比例输送至在850～950℃循环流化床上燃烧，实验测试结果见表1和表2。
表1本发明实施例1～6洁净煤煤耗测试结果

表2本发明实施例1～6洁净煤固硫数据检测结果

由表1、表2可以看出，本发明洁净煤使锅炉煤耗平均降低5%以上，使硫排放≤30mg/m³，固硫效果好。